[发明专利]基于缩影判定定位法与粒子群优化算法的信标部署方法

说明书

本发明公开了一种基于缩影判定定位法与粒子群优化算法的信标部署方法，本发明中检验定位效果的方法是通过将整个室内环境进行栅格化，然后采用缩影判定定位算法对每个栅格进行定位计算，通过评价每个栅格的定位效果，最终获得室内环境的整体定位效果，有效减少定位误差。该算法对空间内任一点进行定位时，仅需要符合要求的四个信标信息，这种定位算法大量减少了信标的使用，避免测量效果不佳的信标对最终的定位结果产生影响，也降低了计算的复杂度，提高计算速度。除此之外，该算法中对同一信标进行多次测量，对偏差较大的测量结果进行舍弃，保留较优测量结果并取平均值，这种方式能够进一步减少测量误差，避免单次测量产生的误差偶然性。

技术领域

本发明涉及室内无线定位领域，具体涉及一种基于缩影判定定位法与粒子群优化算法的信标部署方法，用于解决存在障碍物约束的室内环境下的定位问题。

背景技术

随着科技的进步与发展，人们对位置服务的需求与日俱增，通过全球定位系统(GPS)完成室外定位已不能满足定位需求，需要在室内、工厂内、地下空间等区域内也满足定位要求，但受制于全球定位系统(GPS)的局限性，在以上环境中无法完成精确定位。在室内定位研究中，国内外学者对测距定位的研究逐渐增多，测距信号类型包括红外线、蓝牙信号、WiFi信号、WiFi与视觉技术融合等，为了提高定位精度，蓝牙信标成为主要的研究方向之一。蓝牙信标是由发射器发射固定功率信号，接收器负责接收信号和计算，如一种基于接收信号强度指示(received signal strength indication，RSSI)的定位设备。待测点距离信标节点的位置越远，信号强度越小，通过解算信号强度获得相对距离，接收器将接收到的信号强度转化为相对距离，然后根据与多个信标节点的相对距离计算得到真实位置。室内定位需要两个重要的准备工作：一是定位算法，信标本身测量误差较大，需要通过算法对测量数据进行计算，获得定位信息并提高定位精度；二是部署优化算法，在障碍物约束下提供较好的部署策略，提高信标的利用效率。

目前的信标定位研究中，已有多种定位算法处理测量数据，包括改进的DV－Hop算法、质心定位算法、加权调和数据处理方法等。但目前的定位算法存在定位精度较低和多适用于二维平面的问题，不能很好的完成室内定位计算。在部署优化问题中，也存在多种经典部署优化算法，包括遗传算法、粒子群优化算法、NSGA-II算法等。但室内信标部署问题中约束条件比较复杂，需要根据室内定位的特点进行优化算法设计，现有算法不能很好的完成室内信标部署问题，为此，本发明中提出室内信标定位方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于缩影判定定位法与粒子群优化算法的信标部署方法，通过缩影判定定位法能够使用较少数量的信标进行三维空间定位计算，并提高定位精度，然后再利用本发明中提出的粒子群优化算法进行室内环境下的信标部署，提供较好的部署方案，有效提高定位覆盖率。

一种基于缩影判定定位法与粒子群优化算法的信标部署方法，基于室内真实环境进行仿真获得信标部署方案，并利用于真实环境中；

设种群中含有m个粒子，每个粒子代表一个信标部署方案，包括n个信标位置，随机分布在室内空间中；

采用基于缩影判断的定位算法判断种群中每个粒子的信标部署效果；其中，所述缩影判断定位算法是指通过将室内空间栅格化后，对每一个栅格所部署的信标的定位精度进行评判，获得满足定位要求或不满足定位要求的结果；

根据所述结果计算每个粒子的定位覆盖率，若满足定位覆盖率要求，则输出当前粒子的信标部署方案，结束算法，并将该信标部署方案应用于实际环境中进行室内定位；若不满足要求，使用粒子群优化算法，选取每个粒子的历史最高定位覆盖率作为个体最优值，选取种群所有粒子的历史最高定位覆盖率作为全局最优值进行粒子群优化迭代，直到获得满足定位覆盖率要求的信标部署方案。

较佳地，所述基于缩影判断的定位算法实现方法如下：